陕西紫阳镁铁质岩墙群矿物学、同位素地球化学特征及其对岩浆源区环境的指示

North Daba mountains belong to Southern Qinling orogenic belt and outcrop a number of mafic dyke. The mantle enrichment mechanism and extension caused by which tectonic setting for regional mafic rock are controversial. Ziyang district located in center of North Daba mountains, field survey and research show that Ziyang and regional mafic rock have complicated intrusive contact with strata, are lack of theoretical research for petrology, mineral chemistry and isotope chemistry. Detail implication research for magmatic source and tectonic setting of Ziyang mafic rock have important significance for the tectonic magma progress of North Daba mountains and similar district. On the basis of survey research of geological characteristic, rely on petrology, mineralogy, zircon Lu-Hf isotope and Re-Os isotope combined with Sr-Nd isotope and chronology research to illustrate magmatic source and tectonic setting of Ziyang and regional district mafic rock, and aslo provide new method and idea for the tectonic magmatic activity of North Daba mountains and similar district.

北大巴山地区属于南秦岭造山带，区内发育大量镁铁质岩，研究表明区域镁铁质岩源区的富集机理及其受限于何种环境下的拉张作用仍存在着明显争议。紫阳地区位于北大巴山腹地，调查研究表明紫阳及区域镁铁质岩脉与地层侵入关系复杂，系统的岩相学、矿物化学及同位素地球化学研究薄弱，针对紫阳镁铁质岩体进行系统的岩浆源区及环境指示研究，对于反演北大巴山及类似地区构造岩浆演化过程具有重要意义。本申请在地质特征调查研究的基础上，主要通过镁铁质岩岩石学、矿物学、锆石Lu-Hf同位素及Re-Os同位素地球化学研究，同时结合少量Sr-Nd同位素及年代学研究，对紫阳及区域镁铁质岩的源区性质和形成环境进行指示，进而为深入开展北大巴山及类似地区构造岩浆活动提供新的思路和方法。

本项目聚焦南秦岭北大巴山地区早古生代镁铁质岩脉的矿物学、同位素地球化学特征，这对限定岩浆源区的成因及其构造环境演化具有重要意义。通过对陕西紫阳及邻区镁铁质岩的野外地质特征、岩石学、矿物学及矿物地球化学、锆石U-Pb年代学及锆石Lu-Hf同位素、全岩Sr-Nd同位素地球化学、全岩Re-Os同位素地球化学等多方面的综合研究，结果显示：1. 北大巴山镁铁质岩浆活动应开始于~438Ma，其后分别在428.6±5.3Ma和418.9±4.6Ma又出现了两期岩浆活动，应为连续三期的岩浆活动，其中~438Ma岩浆活动为区域主要期次岩浆活动；2. 区域镁铁质岩内辉石矿物化学计算的温压条件及反演的形成深度与岩体的岩石组合序列反映的岩体深度相对应，都显示为明显的深源特征，辉石成分构造投图指示岩体形成环境为板内碱性环境，少数落于岛弧环境。通过镁铁质岩内厘定出标识矿物—钛闪石的指示意义、结合岩石地球化学特征，共同表明岩浆源区存在明显的地幔交代作用。岩石地球化学特征及Sr-Nd同位素特征共同指示源区为HIMU、EMII和EMI多端元富集地幔组分的混合；3. 岩体具有高的εHf(t)值（1.83～14.95），两阶段模式年龄TDM2为472~1756（集中于628~1077），指示岩浆源区存在富集组分影响，全岩及磁铁矿具有较高γOs（t）（=227~504）且富含放射性成因Os（187Os/188Os =0.337～0.750），指示源区可能经受了地壳岩石或流体的混入。结合岩体具有地幔交代作用的特征，进一步指示区域镁铁质母岩浆应来自被俯冲带流体交代过的富集地幔源区；4. 依据岩体地质特征、岩石组合、矿物及矿物化学特征、岩石地球化学特征、同位素地球化学特征以及结合年代学特征综合推测北大巴山早古生代镁铁质岩具有明显深源特征，形成于与俯冲相关的弧后拉张的动力学环境之中。